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      基于BIM5D的超长结构双曲面铝板幕墙施工工法

      来源:http://kushang66.com??发布时间:2019-11-29 13:04??浏览量:返回列表

      0 引言

      建筑幕墙是一种融合了艺术情绪表达、建筑预期功能以及建造工艺的多功能围护结构[1], 是当前建筑施工上常用的一种装璜形式。随着建筑技术的推陈出新, 造型繁复、具有极强视觉冲击力的多维曲面幕墙如雨后春笋般涌现[2]。超长距离、超高结构的大型工程往往复杂度越来越大, 施工难度也越来越高[3]。在实际施工时经常会出现返工, 具有施工工期长、质量也难以把控等诸多问题[4]。在这个行业大背景下, 之前基于二维建筑图纸的幕墙设计和施工技术, 早已不能达到“绿色施工”和“精细化管理”的要求[5]

      “基于BIM5D的超长结构双曲面铝板幕墙施工工法”有效解决了这一问题, 实现了幕墙施工技术的智能化、信息化管理。该施工工法的研究对象是超长结构的双曲面铝板幕墙的施工技术, 以实现超长结构幕墙多区段同时施工, 精准控制交界处的界面处理, 显著提高施工效率与施工成本为目标。经过仔细调研, 参考相关的规范标准, 从系统的角度出发, 总结和改进了实践经验, 创造了高质量、高速度并达到“四节一环保”标准的基于BIM5D的超长结构双曲面铝板幕墙施工工法。

      1 技术原理

      该技术利用BIM技术对超长结构双曲面铝板幕墙进行三维坐标建模, 并且对模型进行数据分析。该系统主要包括两大部分:一个是坐标管理体系, 另一个是双曲面幕墙独立的坐标体系。通过自主研发的“一种幕墙施工的BIM编辑程序”与Revit软件结合, 把原本需要大量人力操作的工作交给计算机处理。一方面节约了大量人力成本, 另一方面通过智能化、自动化的建模, 效率和精度都得到了极大的提升。利用已有的生产测量工艺手段, 使用全站仪、经纬仪, 对双曲面幕墙进行三维空间定位测量, 操作简单, 方便快捷, 提高了施工中测量的效率。通过BIM5D技术, 以资源均衡为目标, 合理地组织幕墙流水线施工, 使得质量、成本和工期都得到了过程的控制。

      2 工艺流程

      工艺流程如图1所示。

      图1 工艺流程图

      图1 工艺流程图   下载原图

       

      3 技术要点

      1) 利用Dynamo自主编程, 定位幕墙面板的空间曲线, 分别在Revit体量中导入平曲线和竖曲线, 通过两个曲面相交最终得到幕墙面板的空间曲线, 在此空间曲线上按照所需精度取一定数量的参照点, 最终生成了BIM的空间曲线模型。

      2) 用体量生成幕墙表皮, 利用自主研发的“一种幕墙施工的BIM编辑程序”与Revit软件结合, 完成对异形表皮的分割, 并在U、V网格交界处生成节点, 通过在每个节点载入幕墙的自适应构件族, 可以正常地实现异形表皮的建模和数据提取。

      3) 利用“一种幕墙施工的BIM编辑程序”与Revit软件结合, 确定幕墙面板分段位置, 用幕墙面板空间曲线模型生成水平投影线, 在投影线上建立切割平面, 形成空间曲线的分割, 同时获取分割点参数并导出参数表。通过放置轮廓族, 定义轮廓的全局旋转角度, 定义族名称的命名规则, 实现批量建立构件族并自动放置于与之相对应的位置, 最终生成幕墙各型号的幕墙面板模型。

      4) 由于Revit默认幕墙嵌板的顺序是从左到右, 从下到上, 因此在Dynamo中进行对应的编程设定, 使项目外立面从左到右对应Dynamo的X方向, 从下到上对应Dynamo的Z方向, 实现幕墙嵌板的自动排序和编号。

      5) 使用Revit多人协同快速建立土建、安装模型, Tekla建立钢结构模型, Rhino建立铝板模型, 多种模型整合集成BIM5D模型。同时对外幕墙、外幕墙支撑钢结构及其他相关专业进行碰撞检查, 快速发现问题, 协调解决。

      6) 通过幕墙节点图以及前期制作好的模型进行深化建模, 提取出加工、定位所需的数据, 通过BIM模型导出加工图、定位图、材料加工图纸。

      7) 通过BIM模型按构件分别生成二维码, 构件加工完成后, 对其按照编号标识, 利用BIM云平台实施跟踪构件的生产、运输、安装情况。

      8) 可视化模型也是指导现场施工的重要参考数据。可以通过模型进行施工顺序的指导, 同时通过创建现场施工机具模型, 对施工过程进行运行分析模拟。

      9) 在幕墙制作、安装的过程中, 可以在BIM模型中快速找到破损位置的单元板块编号, 进而找出其对应的铝板规格, 以及链接的构件加工图。同时, 分析该板两侧的单元尺度, 从而制定合理的更换方案。

      10) 为了对曲面铝板幕墙进行整体控制和局部测设, 按图纸及幕墙施工要求, 利用BIM技术建立独立的三维笛卡儿坐标系, 布设施工测量控制网, 采用外围主控点、趋近控制点和幕墙系统控制点进行三级测量控制。

      11) 对现场各幕墙进行分格, 并进行定位放线的工作。安装人员安装过程中以控制点为基准, 精确地测量确保该工程质量。测量共分以下几个阶段:

      a.通过BIM模型导出幕墙面板分格图, 按垂直分格面和进出控制点测设垂直分格线;

      b.对土建结构定位复核后, 根据BIM模型生成埋件定位图, 并确定连接件的安装位置;

      c.对支撑结构位置的测量, 确定幕墙支撑系统支座的安装位置;

      d.在面材板块安装前对龙骨进行测量, 并相应调整减小安装误差;

      e.对面材板块进行安装测量, 保证板块安装精度。

      12) 通过BIM5D模型对施工进度计划及流水段划分进行优化, 以“周”为统计单位, 检验施工过程中资源分布的均衡性, 不断调整流水段划分和工序穿插时间, 优化进度计划, 有效降低了隐形成本。

      13) 通过BIM5D模型按流水段快速提取幕墙面板工程量, 提出材料需求计划, 并将实际用量与计划用量进行对比, 分析偏差的原因, 通过每周盘存, 建立动态台账, 加强项目过程管控。

      14) 根据BIM模型导出的加工图, 确定幕墙钢构件和铝面板的分格尺寸。通过幕墙每个钢构件和铝板单元构件的二维码标识, 并根据BIM模型定位, 控制幕墙钢构件和铝板单元安装位置的准确性。

      4 工程案例

      涪陵高山湾综合客运换乘枢纽及附属配套设施工程位于重庆市涪陵区崇义街道办事处高山湾居委会。项目用地呈长条形, 东西向长225m, 南北向长516m, 建筑面积为55136m2, 由长途车站和公交车站组成, 地上4层, 地下2层。

      工程采用了“基于BIM5D的超长结构双曲面铝板幕墙施工工法”。该工法采用BIM技术对双曲面幕墙三维建模进行数据分析;利用Dynamo可视化编程对幕墙进行参数化分割, 对其进行排序编号, 快速统计工程量;使用全站仪、经纬仪对双曲面幕墙进行三维空间定位测量, 提高了施工测量的效率;通过BIM5D技术, 合理的组织幕墙流水施工, 使质量、工期、成本都得到了过程控制。

      工程采用该工法进行施工, 与常规的幕墙施工相比, 大幅度减少了现场返工情况, 实现了缩短工期以及节约人工费。该工程铝板幕墙施工完成后, 与常规的幕墙施工进行对比分析和计算, 节约工期费用约20万元, 减少返工产生的人工、材料、机械费用约15万元, BIM模型搭建、BIM5D过程管理费用约10万元。

       

      经施工检验, 基于BIM5D的超长结构双曲面铝板幕墙施工工法, 施工速度较快, 具有经济性, 并节能环保, 可操作性强, 达到了设计预期效果。

      5 结语

      1) 基于BIM5D的超长结构双曲面铝板幕墙施工工法有着很大的社会意义, 通过BIM技术优化幕墙结构的设计和建模, 不仅可以节约工程造价和人力成本, 还可以显著缩短施工工期。

      2) 采用该工法施工的幕墙, 缩短了构件生产的时间, 降低了各个环节之间的沟通、协作难度, 可显著缩短施工工期, 减少管理费用, 降低工程造价。

      3) 采用该工法施工的幕墙, 施工方法简便, 劳动强度低, 施工速度快, 能提高劳动效率, 可有效节约人工费, 是一种很有发展前途和推广价值的工法。


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